电力工程基础之变电所的一次系统相关资料

1、电力工程基础电力工程基础第第5章章 变电所的一次系统变电所的一次系统第第5章章 变电所的一次系统变电所的一次系统n 5.1 电气设备概述n 5.2 高低压开关电器n 5.3 高低压保护电器和限流电器 n 5.4 电力变压器 n 5.5 互感器n 5.6 高低压成套配电装置n 5.7 电气主接线n 5.8 电气设备的选择n 5.9 变电所的总体布置5.1 电气设备概述电气设备概述n 一次系统（一次回路）一次系统（一次回路） ：n 二次系统（二次回路）二次系统（二次回路） ： 担负电能的输送和分担负电能的输送和分配任务的系统。配任务的系统。 对一次系统进行监视、对一次系统进行监视、控制、测量和保护

2、作用的系统。控制、测量和保护作用的系统。一次系统中的所有电气设备，称为一次设备。一次系统中的所有电气设备，称为一次设备。二次系统中的所有电气设备，称为二次设备。二次系统中的所有电气设备，称为二次设备。一次设备按其功能可分为以下几类：一次设备按其功能可分为以下几类：变换设备：变换设备：如电力变压器、电流互感器、电压互如电力变压器、电流互感器、电压互感器等。感器等。开关设备：开关设备：如断路器、隔离开关、负荷开关等。如断路器、隔离开关、负荷开关等。保护设备：保护设备：如熔路器、避雷器、电抗器等。如熔路器、避雷器、电抗器等。无功补偿设备：无功补偿设备：如电力电容器、静止补偿器等。如电力电容器、静止补

3、偿器等。成套配电装置：成套配电装置：如高压开关柜、低压配电屏等。如高压开关柜、低压配电屏等。 一、开关电器的灭弧原理一、开关电器的灭弧原理1电弧的产生：是触头间中性质点被游离的结果。电弧的产生：是触头间中性质点被游离的结果。 高电场发射高电场发射热电发射热电发射碰撞游离碰撞游离热游离热游离产生电弧的游离方式有：产生电弧的游离方式有：5.2 高低压开关电器高低压开关电器2电弧的危害电弧的危害 电弧电压所产生的危害严重的，其温度高达数千摄氏度，轻电弧电压所产生的危害严重的，其温度高达数千摄氏度，轻则损坏设备，重则可以产生爆炸，酿成火灾，威胁生则损坏设备，重则可以产生爆炸，酿成火灾，威胁生 命和财产

4、的安全。特别是在石油、电力行业中，更需要额命和财产的安全。特别是在石油、电力行业中，更需要额外的注意，由于行业的特殊性，更容易造成事故，甚至是外的注意，由于行业的特殊性，更容易造成事故，甚至是人员的伤亡。人员的伤亡。 在电力行业中，开关电器会产生电弧，因为在电力行业中，开关电器会产生电弧，因为其温度高达数千摄氏度，能烧坏触头，甚至导致触头熔焊。其温度高达数千摄氏度，能烧坏触头，甚至导致触头熔焊。如果电弧不立即熄灭，就可能烧伤操作人员，烧毁设备，如果电弧不立即熄灭，就可能烧伤操作人员，烧毁设备，甚至酿成火灾。因此，有触头的电器应考虑其灭弧问题。甚至酿成火灾。因此，有触头的电器应考虑其灭弧问题。尤

5、其是高压配电方面更要注意。一但由于带负荷拉闸操作尤其是高压配电方面更要注意。一但由于带负荷拉闸操作失误，或者是在开关箱内有异物（导电体），拉出开关箱失误，或者是在开关箱内有异物（导电体），拉出开关箱的时候，异物瞬间接通了两极又分开，导致电弧产生，导的时候，异物瞬间接通了两极又分开，导致电弧产生，导致产生爆炸现象，炸伤、烧伤操作人员。致产生爆炸现象，炸伤、烧伤操作人员。 3.开关电器中常用的灭弧方法开关电器中常用的灭弧方法速拉灭弧法；速拉灭弧法；冷却灭弧法；冷却灭弧法；吹弧灭弧法（图吹弧灭弧法（图5-2）；）；图图5-2 吹弧方式吹弧方式a）横吹）横吹 b）纵吹）纵吹1电弧电弧 2触头触头长弧切

6、短灭弧法（图长弧切短灭弧法（图5-3）；）；粗弧分细灭弧法；粗弧分细灭弧法；狭缝灭弧法（图狭缝灭弧法（图5-4）；）；采用多断口灭弧采用多断口灭弧 ；采用新型介质（采用新型介质（SF6、真空）灭弧。、真空）灭弧。 图图5-3 长弧切短灭弧原理长弧切短灭弧原理图图5-4 狭缝灭弧原理狭缝灭弧原理 二、高压断路器二、高压断路器1. 高压断路器的用途和基本结构高压断路器的用途和基本结构2. 对高压断路器的基本要求对高压断路器的基本要求绝缘应安全可靠；绝缘应安全可靠；有足够的动稳定性和热稳定性；有足够的动稳定性和热稳定性；有足够的开断能力；有足够的开断能力； 动作速度快，熄弧时间短。动作速度快，熄弧时

7、间短。 u 用途：不仅能通断正常负荷电流，而且能通断一定的短路用途：不仅能通断正常负荷电流，而且能通断一定的短路电流，并能在保护装置作用下自动跳闸，切除短路故障。电流，并能在保护装置作用下自动跳闸，切除短路故障。u结构：开断元件、支撑元件、传动元件、基座及操动机构结构：开断元件、支撑元件、传动元件、基座及操动机构 u结构特点：具有结构特点：具有相当完善的灭弧结构。相当完善的灭弧结构。3. 高压断路器的类型高压断路器的类型油断路器油断路器图图5-5 SN1010型高压少油断路器型高压少油断路器 图图5-5 是是SN10-10型少油型少油断路器的外形结构图。断路器的外形结构图。 少油断路器优点：用

8、油量少、少油断路器优点：用油量少、体积小、重量轻、节约油和钢体积小、重量轻、节约油和钢材、占地面积小。用于材、占地面积小。用于635kV配电装置中。配电装置中。多油断路器：油既作为灭弧介质，又作绝缘介质多油断路器：油既作为灭弧介质，又作绝缘介质 少油断路器：油只作为灭弧介质少油断路器：油只作为灭弧介质 六氟化硫（六氟化硫（SF6）断路器：）断路器： 按灭弧室结构分：双压式和单压式按灭弧室结构分：双压式和单压式 按对地绝缘方式分：落地罐式和瓷柱式按对地绝缘方式分：落地罐式和瓷柱式 图图5-6为为LW36-126型型SF6断路器的断路器的外形结构。其它型号的外形结构外形结构。其它型号的外形结构图图

9、5-6 LW36-126型型SF6断路器断路器优点：优点：断流能力强、灭弧速度快、电绝缘性能断流能力强、灭弧速度快、电绝缘性能好、检修周期长、没有燃烧爆炸危险等。好、检修周期长、没有燃烧爆炸危险等。缺点：缺点：要求加工精度高，密封性能好，价格较要求加工精度高，密封性能好，价格较昂贵。昂贵。双压式：结构复杂，辅助设备多，性能较差双压式：结构复杂，辅助设备多，性能较差 单压式：结构简单，可靠性高，便于维护单压式：结构简单，可靠性高，便于维护 真空断路器：真空断路器： 利用真空作为灭弧介质和绝缘介质利用真空作为灭弧介质和绝缘介质的，其触头装在真空灭弧室内。图的，其触头装在真空灭弧室内。图5-7为真空

10、断路器灭弧室的结构。为真空断路器灭弧室的结构。图图5-7 真空断路器的灭弧室结构真空断路器的灭弧室结构1静触头静触头 2动触头动触头 3屏蔽罩屏蔽罩 4波纹管波纹管 5导电杆导电杆 6外壳外壳目前，国际上真空断路器的设计、制目前，国际上真空断路器的设计、制造单位主要是德国西门子公司和造单位主要是德国西门子公司和ABB公司两大派别。西门子公司的代表产公司两大派别。西门子公司的代表产品有品有3AF、3AG及及3AH等；等；ABB公司公司的代表产品有的代表产品有VD4。F引进技术并国产化的产品，如引进技术并国产化的产品，如ZN12-12、 ZN18-12、 ZN21-12、 ZN67-12分别是引进

11、西门子分别是引进西门子3AF、日本东芝公司、日本东芝公司VK、比利时、比利时EIB公司产品和日本三菱电机公司产品和日本三菱电机VPR型真空断路型真空断路器等。器等。F在借鉴国外同类产品的基础上开发的产品，如在借鉴国外同类产品的基础上开发的产品，如ZN63-12和和ZN65-12分别效仿分别效仿ABB的的VD4和西门子的和西门子的3AH。F自行设计的产品，如自行设计的产品，如ZN15-12、ZN28-12、ZN30-12等。等。国内生产的真空断路器归纳起来大致可分为三类：国内生产的真空断路器归纳起来大致可分为三类： 图图5-8和图和图5-9分别为分别为ZN28A-12型户内式和型户内式和ZW32

12、-12型型户外式真空断路器的外形结构。其它型号的外形结构户外式真空断路器的外形结构。其它型号的外形结构图图5-11 ZN28A-12型真空断路器型真空断路器 图图5-12 ZW32-12型户外高压真空断路型户外高压真空断路 优点：优点：体积小、重量轻、动作快、寿命长、操作噪声小、体积小、重量轻、动作快、寿命长、操作噪声小、安全可靠、便于维护。安全可靠、便于维护。缺点：缺点：价格较贵。价格较贵。 p高压断路器的型号：高压断路器的型号：4. 断路器的操作机构断路器的操作机构说明：断路器说明：断路器合闸合闸时，操作机构必须克服断路器开断弹簧的阻力和可时，操作机构必须克服断路器开断弹簧的阻力和可动部分

13、的重量及摩擦阻力等，所以合闸操作动部分的重量及摩擦阻力等，所以合闸操作需做的功很大需做的功很大；断路器；断路器跳跳闸闸时，只要将维持机构的脱扣器释放打开，在跳闸弹簧的作用下可迅时，只要将维持机构的脱扣器释放打开，在跳闸弹簧的作用下可迅速跳闸，所以跳闸操作速跳闸，所以跳闸操作所需做的功很小。所需做的功很小。手动式（手动式（CS型）型）直流电磁式（直流电磁式（CD型）型）弹簧储能式（弹簧储能式（CT型）型） 操作机构是指用以进行断路器合闸、保持合闸位置和跳操作机构是指用以进行断路器合闸、保持合闸位置和跳闸的设备，每种操作机构均包括合闸机构、跳闸机构和维持闸的设备，每种操作机构均包括合闸机构、跳闸机

14、构和维持机构三部分。机构三部分。 能手动跳、合闸和远距离跳闸，不能远距离合闸，操作电源为交流。能手动跳、合闸和远距离跳闸，不能远距离合闸，操作电源为交流。能手动和远距离跳合闸，便于实现自动化，结构简单，零件数量少，工能手动和远距离跳合闸，便于实现自动化，结构简单，零件数量少，工作可靠，制造成本低，但需直流操作电源，且合闸功率大。作可靠，制造成本低，但需直流操作电源，且合闸功率大。能手动和远距离跳合闸，结构复杂，零件数量多，且要求加工精度高，能手动和远距离跳合闸，结构复杂，零件数量多，且要求加工精度高，制造工艺复杂，成本高，但可用交流操作电源，还可实现一次重合闸。制造工艺复杂，成本高，但可用交流

15、操作电源，还可实现一次重合闸。5. 高压断路器的基本参数高压断路器的基本参数额定电压额定电压UN：指断路器长期正常工作所能承受的电压。指断路器长期正常工作所能承受的电压。 额定电流额定电流IN：指断路器允许长期通过的最大工作电流。指断路器允许长期通过的最大工作电流。 额定开断电流额定开断电流IN.oc：指断路器在额定电压下能够正常开断的指断路器在额定电压下能够正常开断的最大短路电流，它表征断路器的开断能力。最大短路电流，它表征断路器的开断能力。额定开断容量额定开断容量SN.oc：指断路器额定电压和额定开断电流的指断路器额定电压和额定开断电流的乘积，即乘积，即 ocNNocNIUS3说明：如果断

16、路器的实际运行电压说明：如果断路器的实际运行电压U低于额定电压低于额定电压 UN而额定开断电而额定开断电流不变，此时的开断容量应修正为：流不变，此时的开断容量应修正为： NocNocUUSS热稳定电流热稳定电流 Its：表征断路器承受短路电流热效应的能力。表征断路器承受短路电流热效应的能力。ocNtsII动稳定电流动稳定电流 imax：表征断路器承受短路电流力效应的能力。表征断路器承受短路电流力效应的能力。分闸时间：分闸时间：指断路器从得到分闸命令起，到三相电弧完全指断路器从得到分闸命令起，到三相电弧完全熄灭为止的一段时间，它包括断路器的固有分闸时间和燃弧熄灭为止的一段时间，它包括断路器的固有

17、分闸时间和燃弧时间两部分。时间两部分。合闸时间：合闸时间：指断路器从接到合闸命令起，到三相触头刚接指断路器从接到合闸命令起，到三相触头刚接触为止的一段时间。触为止的一段时间。 固有分闸时间：指断路器从得到分闸命令起，到主触头刚分离的一段时间；固有分闸时间：指断路器从得到分闸命令起，到主触头刚分离的一段时间；燃弧时间：指从主触头分离到三相电弧完全熄灭的一段时间。燃弧时间：指从主触头分离到三相电弧完全熄灭的一段时间。 三、高压隔离开关（俗称刀闸）三、高压隔离开关（俗称刀闸）1. 隔离开关的用途隔离开关的用途u结构特点：结构特点：没有灭弧装置。没有灭弧装置。 隔离电压：隔离电压：隔离开关断开后在电路

18、中可以造成一明显可见隔离开关断开后在电路中可以造成一明显可见的断开点，建立可靠的绝缘间隙，保证检修人员的安全。的断开点，建立可靠的绝缘间隙，保证检修人员的安全。倒闸操作：倒闸操作：合闸时，先合上隔离开关，后合上断路器；跳合闸时，先合上隔离开关，后合上断路器；跳闸时，先断开断路器，后断开隔离开关。闸时，先断开断路器，后断开隔离开关。分、合小电流：分、合小电流：可以接通或断开电流较小的回路（如电压可以接通或断开电流较小的回路（如电压互感器、避雷器、空载母线、励磁电流不超过互感器、避雷器、空载母线、励磁电流不超过2A的空载变压的空载变压器、电容电流不超过器、电容电流不超过5A的空载线路等）。的空载线

19、路等）。2. 高压隔离开关的类型高压隔离开关的类型按安装地点分：户内式和户外式；按安装地点分：户内式和户外式；按绝缘支柱的数目分：单柱式、双柱式和三柱式；按绝缘支柱的数目分：单柱式、双柱式和三柱式；按刀闸的运行方式分：水平旋转式、垂直旋转式、摆动式按刀闸的运行方式分：水平旋转式、垂直旋转式、摆动式和插入式；和插入式；按有无接地刀闸分：单接地刀闸、双接地刀闸和无接地刀按有无接地刀闸分：单接地刀闸、双接地刀闸和无接地刀闸。闸。n户内式隔离开关户内式隔离开关 图图5-10为为GN8-10型户内型户内隔离开关的外形结构。隔离开关的外形结构。图图5-10 GN8-10型隔离开关型隔离开关1上接线端子上接

20、线端子 2静触头静触头 3闸刀闸刀 4套管绝缘子套管绝缘子 5下接线端子下接线端子6框架框架 7转轴转轴 8拐臂拐臂 9升降绝缘子升降绝缘子 10支持绝缘子支持绝缘子n户外式隔离开关户外式隔离开关 图图5-11为为GW4-110型双柱式户外隔离开关的外形结构。型双柱式户外隔离开关的外形结构。图图5-11 GW4-110型双柱式隔离开关型双柱式隔离开关1接线座接线座 2主触头主触头 3接地刀闸触头接地刀闸触头 4支柱绝缘子支柱绝缘子 5主闸刀传动轴主闸刀传动轴 6接地刀闸传动轴接地刀闸传动轴 7轴承座轴承座 8接地刀闸接地刀闸 9交叉连杆交叉连杆 图图5-12为为GW5-110D型型V形户形户外

21、隔离开关的外形结构。外隔离开关的外形结构。图图5-12 GW5-110D型型V形双柱式隔离开关形双柱式隔离开关1主闸刀底座主闸刀底座 2接地静触头接地静触头 3出线座出线座 4导电带导电带 5绝缘子绝缘子 6轴承座轴承座 7伞齿轮伞齿轮 8接地刀闸接地刀闸隔离开关的操作机构：手动式、电动式和气动式隔离开关的操作机构：手动式、电动式和气动式 p隔离开关的型号：隔离开关的型号： 四、高压负荷开关四、高压负荷开关n结构特点：结构特点：有简单的灭弧装置。有简单的灭弧装置。 n功能：可以接通或断开正常的负荷电流，但不能切断短路功能：可以接通或断开正常的负荷电流，但不能切断短路电流；多与高压熔断器配合使用

22、。有明显的断开点，具有隔电流；多与高压熔断器配合使用。有明显的断开点，具有隔离开关的作用。离开关的作用。 n负荷开关的分类：负荷开关的分类：按安装地点分：户内式和户外式；按安装地点分：户内式和户外式； 按灭弧介质不同分：压气式、产气式、按灭弧介质不同分：压气式、产气式、真空式真空式 、SF6负负荷开关；荷开关；p负荷开关的型号：负荷开关的型号： 图图5-13和图和图5-14分别为分别为ZFN-10型户内高压真空负荷开关和型户内高压真空负荷开关和ZFN-10R型高压真空负荷开关型高压真空负荷开关-熔断器组合电器的外形结构。熔断器组合电器的外形结构。图图5-13 ZFN-10型高压真空负荷开关型高

23、压真空负荷开关 图图5-14 ZFN-10R型高压真空负荷开关型高压真空负荷开关其它真空负荷开关的外形结构如图所示。其它真空负荷开关的外形结构如图所示。 五、低压开关五、低压开关1低压刀开关低压刀开关按极数分：有单极、双极和三极三种按极数分：有单极、双极和三极三种;按用途分：有单投和双投两种；按用途分：有单投和双投两种；按操作方式分：直接手柄操作和连杆操作两种；按操作方式分：直接手柄操作和连杆操作两种；按灭弧结构分，有不带灭弧罩和带灭弧罩两种。按灭弧结构分，有不带灭弧罩和带灭弧罩两种。 n低压刀开关的分类低压刀开关的分类说明：说明：不带灭弧罩的刀开关只能在无负荷下操作，可作低压隔不带灭弧罩的刀

24、开关只能在无负荷下操作，可作低压隔离开关使用；带灭弧罩的刀开关能通断一定的负荷电流。离开关使用；带灭弧罩的刀开关能通断一定的负荷电流。 图图5-15为为HD13型刀开关的外形结构。型刀开关的外形结构。p低压刀开关的型号低压刀开关的型号图图5-15 HD13型刀开关型刀开关1上接线端子上接线端子 2钢栅片灭弧罩钢栅片灭弧罩 3闸刀闸刀 4底座底座 5下接线端子下接线端子 6主轴主轴 7静触头静触头 8连杆连杆 9操作手柄操作手柄2低压刀熔开关低压刀熔开关 HR系列刀熔开关是将系列刀熔开关是将HD型刀开关的闸刀换以具有刀形型刀开关的闸刀换以具有刀形触头的触头的RT型熔断器的熔管，型熔断器的熔管，具

25、有刀开关和熔断器双重功能。具有刀开关和熔断器双重功能。p刀熔开关的型号刀熔开关的型号:3低压负荷开关低压负荷开关 由低压刀开关与低压熔断器串联组合而成，由低压刀开关与低压熔断器串联组合而成，具有带灭弧具有带灭弧罩的刀开关和熔断器的双重功能，罩的刀开关和熔断器的双重功能，既可以带负荷操作，又能既可以带负荷操作，又能进行短路保护。进行短路保护。 常用的低压负荷开关有常用的低压负荷开关有HH和和HK两种系列两种系列: HH系列：为封闭式负荷开关，外装铁壳，俗称铁壳开关；系列：为封闭式负荷开关，外装铁壳，俗称铁壳开关；HK系列：为开启式负荷开关，外装胶盖，俗称胶壳开关。系列：为开启式负荷开关，外装胶盖

26、，俗称胶壳开关。 六、低压断路器（低压自动开关或空气开关）六、低压断路器（低压自动开关或空气开关）u功能：既能带负荷通断电功能：既能带负荷通断电路，又能在线路发生路，又能在线路发生短路、短路、过负荷、低电压（或失压）过负荷、低电压（或失压）等故障时自动跳闸。等故障时自动跳闸。1. 低压断路器的工作原理低压断路器的工作原理过流脱扣器：过流脱扣器： 用于短路或用于短路或过负荷保护；过负荷保护；失压（欠压）脱扣器：用失压（欠压）脱扣器：用于失电压或欠电压保护；于失电压或欠电压保护；图图5-16 低压断路器的动作原理图低压断路器的动作原理图1主触头主触头 2跳钩跳钩 3锁扣锁扣 4分励脱扣器分励脱扣器

27、5失压脱扣器失压脱扣器 6过流脱扣器过流脱扣器 7热脱扣器热脱扣器8加热电阻加热电阻 9、10脱扣按钮脱扣按钮2低压断路器的分类低压断路器的分类按灭弧介质分：有空气断路器和真空断路器等；按灭弧介质分：有空气断路器和真空断路器等；按操作方式分：有手动操作、电磁铁操作和电动机储能按操作方式分：有手动操作、电磁铁操作和电动机储能操作；操作；按用途分：有、电动机保护用、照明用和漏电保护用等按用途分：有、电动机保护用、照明用和漏电保护用等 。热脱扣器：用于线路或设备长时间过负荷保护热脱扣器：用于线路或设备长时间过负荷保护 ；分励脱扣器：用于远距离跳闸分励脱扣器：用于远距离跳闸 。配电用配电用按保护性能分

28、按保护性能分按结构型式分：塑料外壳式和万能式按结构型式分：塑料外壳式和万能式非选择型：瞬时动作，作短路保护非选择型：瞬时动作，作短路保护选择型：两段式和三段式保护特性选择型：两段式和三段式保护特性 智能型：脱扣器为微处理器智能型：脱扣器为微处理器两段式：瞬时和长延时；两段式：瞬时和长延时；三段式：瞬时、短延时和长延时。三段式：瞬时、短延时和长延时。图图5-17 低压断路器的保护特性低压断路器的保护特性a）两段式保护特性）两段式保护特性 b）三段式保护特性）三段式保护特性p低压断路器的型号：低压断路器的型号： 又称装置式自动开关，其全部机构和导电部分均装设在又称装置式自动开关，其全部机构和导电部

29、分均装设在一个塑料外壳内，仅在壳盖中央露出操作手柄，供手动操作一个塑料外壳内，仅在壳盖中央露出操作手柄，供手动操作之用，如图之用，如图5-18所示。所示。n塑料外壳式塑料外壳式低压断路器（低压断路器（DZ系列）系列）图图5-18 装置式低压断路器装置式低压断路器操作手柄有三个位置：操作手柄有三个位置： 合闸位置：手柄扳向上方，跳钩被锁合闸位置：手柄扳向上方，跳钩被锁扣扣住，扣扣住，自由脱扣位置：手柄位于中间位置，自由脱扣位置：手柄位于中间位置，主触头断开，跳钩被释放（脱扣）主触头断开，跳钩被释放（脱扣） 分闸和再扣位置：手柄扳向下方，主分闸和再扣位置：手柄扳向下方，主触头断开，跳钩又被锁扣扣住

30、触头断开，跳钩又被锁扣扣住“再再扣扣”操作操作 特点：特点：采用钢灭弧栅，脱扣器的脱扣速度快，整个断路时采用钢灭弧栅，脱扣器的脱扣速度快，整个断路时间不超过一个周期（间不超过一个周期（0.02s），且断流能力也较大。），且断流能力也较大。 又称又称框架式框架式自动开关。它无外壳，其全部机构和导电部自动开关。它无外壳，其全部机构和导电部分敞开地装设在塑料的或金属的框架上。由于它的保护方案分敞开地装设在塑料的或金属的框架上。由于它的保护方案和操作方式较多，装设地点也很灵活，故称和操作方式较多，装设地点也很灵活，故称“万能式万能式”或或“框架式框架式”。 图图5-19和图和图5-20分别为分别为DW

31、15和和CW1系列低压断路器的系列低压断路器的外形结构图。外形结构图。n万能式低压断路器万能式低压断路器特点：特点：合闸操作方式较多，可手柄操作、杠杆操作、电磁合闸操作方式较多，可手柄操作、杠杆操作、电磁铁操作和电动机操作；采用钢灭弧栅，灭弧断流能力较强，铁操作和电动机操作；采用钢灭弧栅，灭弧断流能力较强，但由于操作机构的影响，动作稍慢，断路时间在一个周期但由于操作机构的影响，动作稍慢，断路时间在一个周期（0.02s）以上。）以上。图图5-19 DW15型低压断路器型低压断路器1操作手柄操作手柄 2自由脱扣机构自由脱扣机构 3失压脱扣器失压脱扣器 4过流脱扣器电流调节螺母过流脱扣器电流调节螺母

32、5过流脱扣器过流脱扣器 6辅助触点（联锁触点）辅助触点（联锁触点） 7钢栅片灭弧罩钢栅片灭弧罩图图5-20 CW1系列智能型万能式低压断路器系列智能型万能式低压断路器5.3 高低压保护电器和限流电器高低压保护电器和限流电器 一、熔断器一、熔断器u功能：对电路及其设备进行短路或过负荷保护功能：对电路及其设备进行短路或过负荷保护. p高压熔断器的型号高压熔断器的型号（一）高压熔断器（一）高压熔断器1户内式熔断器户内式熔断器 户内式熔断器常用型号有户内式熔断器常用型号有RN1和和RN2两种，两者的外形结构如图两种，两者的外形结构如图5-21所示。其所示。其熔管的内部结构如图熔管的内部结构如图5-22

33、所示。所示。图图5-21 RN1 、RN2型高压熔断器型高压熔断器1瓷熔管瓷熔管 2金属管帽金属管帽 3弹性触座弹性触座4熔断器指示熔断器指示 5接线端子接线端子 6瓷绝缘子瓷绝缘子 7底座底座图图5-22 RN1、RN2型熔断器熔管内部结构图型熔断器熔管内部结构图1金属管帽金属管帽 2瓷管瓷管 3工作熔体工作熔体 4指示熔体指示熔体 5锡球锡球 6石英砂填料石英砂填料 7熔断器指示器熔断器指示器用于保护电力线路和电力用于保护电力线路和电力变压器，熔体为一根或几变压器，熔体为一根或几根并联，额定电流较大。根并联，额定电流较大。用于保护电压互感器，用于保护电压互感器，熔体为单根，额定电流熔体为单

34、根，额定电流较小（较小（0.5A）。）。u特点：灭弧能力很强，灭弧速度很快，能在短路电流未达特点：灭弧能力很强，灭弧速度很快，能在短路电流未达到冲击值以前完全熄灭电弧，属于到冲击值以前完全熄灭电弧，属于“限流限流”式熔断器。式熔断器。2户外式熔断器户外式熔断器 户外跌落式熔断器常用型号有户外跌落式熔断器常用型号有RW4和和RW10两种，图两种，图5-23为为RW4型的外形结构。型的外形结构。u特点：灭弧能力不强，灭弧速度不高，不能在短路电流达特点：灭弧能力不强，灭弧速度不高，不能在短路电流达到冲击值以前熄灭电弧，属于到冲击值以前熄灭电弧，属于“非限流非限流”式熔断器。式熔断器。图图5-23 R

35、W4型高压跌落式熔断器型高压跌落式熔断器1上接线端子上接线端子 2上静触头上静触头 3上动触头上动触头 4管帽管帽 5操作环操作环 6熔管熔管 7铜熔丝铜熔丝 8下动触头下动触头 9下静触头下静触头 10下接线端子下接线端子 11绝缘瓷瓶绝缘瓷瓶 12固定安装板固定安装板 （二）低压熔断器（二）低压熔断器 低压熔断器有瓷插式（低压熔断器有瓷插式（RC型）、螺旋式（型）、螺旋式（RL型）、无型）、无填料密闭管式（填料密闭管式（RM型）、有填料密闭管式（型）、有填料密闭管式（RT型）等。型）等。 p低压熔断器的型号低压熔断器的型号1RM10型密闭管式熔断器型密闭管式熔断器图图5-24为为RM10型

36、熔断器的型熔断器的结构图。熔体采用变截面的结构图。熔体采用变截面的锌熔片以改善熔断器的保护锌熔片以改善熔断器的保护性能。性能。u特点：结构简单、更换熔特点：结构简单、更换熔体方便、运行安全可靠，但体方便、运行安全可靠，但灭弧能力较差，不能在短路灭弧能力较差，不能在短路电流达到冲击值以前熄灭电电流达到冲击值以前熄灭电弧，属于弧，属于“非限流非限流”式熔断式熔断器。器。图图5-24 RM10型低压熔断器型低压熔断器1铜帽铜帽 2管夹管夹 3纤维熔管纤维熔管 4触刀触刀 5变截面锌熔片变截面锌熔片2RT0型有填料管式熔断器型有填料管式熔断器 它的栅状铜熔体具有引燃栅，熔体具有变截面小孔和它的栅状铜熔

37、体具有引燃栅，熔体具有变截面小孔和“锡桥锡桥”，熔管内有石英砂填料，因此灭弧能力很强，有，熔管内有石英砂填料，因此灭弧能力很强，有“限流限流”作用。作用。u特点：保护性能好，断流能力大，但熔体为不可拆式，熔特点：保护性能好，断流能力大，但熔体为不可拆式，熔断后整个熔断器报废，不够经济。断后整个熔断器报废，不够经济。图图5-25为为RT0型熔断器的结构图。型熔断器的结构图。3RZ1型自复式熔断器型自复式熔断器RZ1型自复式熔断器的结构如图型自复式熔断器的结构如图5-26所示。它采用金属所示。它采用金属钠作熔体。钠作熔体。 图图5-25 RT0型低压熔断器型低压熔断器a）熔体）熔体 b）熔管）熔管

38、 c）熔断器）熔断器 d）操作手柄）操作手柄1栅状铜熔体栅状铜熔体 2触刀触刀 3瓷熔管瓷熔管 4熔断器指示熔断器指示 5端面盖板端面盖板6弹性触座弹性触座 7瓷底座瓷底座 8接线端子接线端子 9扣眼扣眼 10绝缘拉手手柄绝缘拉手手柄u特点：既能切断短路特点：既能切断短路电流，又能自动恢复供电流，又能自动恢复供电，缩短了停电时间。电，缩短了停电时间。 二、避雷器二、避雷器避雷器是一种用来限制雷电过电压的避雷器是一种用来限制雷电过电压的保护电器保护电器，它可防，它可防止雷电过电压沿线路侵入变配电所或其它建筑物内，危害电止雷电过电压沿线路侵入变配电所或其它建筑物内，危害电气设备绝缘。气设备绝缘。图

39、图5-26 RZ1型自复式熔断器型自复式熔断器1接线端子接线端子 2云母玻璃云母玻璃 3氧化瓷管氧化瓷管4不锈钢外壳不锈钢外壳 5钠熔体钠熔体 6氩气氩气 7接线端子接线端子避雷器应与被保护物并联，避雷器应与被保护物并联，装在被保护物的电源侧装在被保护物的电源侧，如，如图图5-27所示。所示。 1. 保护间隙（角型避雷器）保护间隙（角型避雷器） 由两个圆钢型电极组成，其中一由两个圆钢型电极组成，其中一个电极接线路，另一个电极接地。主个电极接线路，另一个电极接地。主要用于室外且负荷不重要的线路上。要用于室外且负荷不重要的线路上。2. 管型避雷器（排气式避雷器）管型避雷器（排气式避雷器） 由外部间

40、隙由外部间隙s1 、内部、内部间隙间隙s2和产气管组成，其和产气管组成，其结构原理如图结构原理如图5-28所示。所示。图图5-27 避雷器保护原理图避雷器保护原理图图图5-28 管型避雷器的结构原理图管型避雷器的结构原理图1产气管产气管 2棒形电极棒形电极 3环形电极环形电极 4螺母螺母s1外部间隙外部间隙 s2内部间隙内部间隙p 管型避雷器的型号管型避雷器的型号3. 阀型避雷器阀型避雷器阀型避雷器由火花间隙和阀片组成，如图阀型避雷器由火花间隙和阀片组成，如图5-29所示。所示。用金刚砂（用金刚砂（SiC）颗粒和结合剂）颗粒和结合剂在一定温度下烧结而成的非线性在一定温度下烧结而成的非线性电阻元

41、件，它的阻值随通过电流电阻元件，它的阻值随通过电流的大小而变化，当通过电流较大的大小而变化，当通过电流较大时，电阻值很小；当通过电流较时，电阻值很小；当通过电流较小时，电阻值很大。小时，电阻值很大。 阀型避雷器象一个阀门：对雷电流，阀门打开使其泄入大阀型避雷器象一个阀门：对雷电流，阀门打开使其泄入大地；对工频续流，阀门关闭，迅速切断电路。地；对工频续流，阀门关闭，迅速切断电路。 图图5-29 阀型避雷器的阀型避雷器的结构原理图结构原理图p 阀型避雷器的型号阀型避雷器的型号4. 金属氧化物避雷器（压敏避雷器）金属氧化物避雷器（压敏避雷器）它没有火花间隙，只有压敏电阻片它没有火花间隙，只有压敏电阻

42、片（以氧化锌为主要材料），具有良好的（以氧化锌为主要材料），具有良好的非线性特性非线性特性 。 优点：通断容量大、残压低、动作迅速、可靠性高、维护简单，优点：通断容量大、残压低、动作迅速、可靠性高、维护简单，对大气过电压和雷电过电压都能起到很好的保护作用。对大气过电压和雷电过电压都能起到很好的保护作用。p 金属氧化物避雷器的型号金属氧化物避雷器的型号三、限流电抗器三、限流电抗器n作用：限制短路电流作用：限制短路电流 。5.4 电力变压器电力变压器一、电力变压器的常用类型及联结组别一、电力变压器的常用类型及联结组别1电力变压器的常用类型电力变压器的常用类型按用途分：有升压和降压变压器；按用途分：

43、有升压和降压变压器；按相数分：有单相和三相变压器；按相数分：有单相和三相变压器；按绕组材料分：有铜绕组和铝绕组变压器；按绕组材料分：有铜绕组和铝绕组变压器；按绕组型式分：有双绕组、三绕组和自耦变压器；按绕组型式分：有双绕组、三绕组和自耦变压器；按调压方式分：有无载调压和有载调压变压器；按调压方式分：有无载调压和有载调压变压器；按绕组绝缘和冷却方式分：有油浸式、干式（环氧树脂浇按绕组绝缘和冷却方式分：有油浸式、干式（环氧树脂浇注绝缘）和充气式（注绝缘）和充气式（SF6气体）变压器气体）变压器;按容量系列分：有按容量系列分：有R8系列和系列和R10系列。系列。p电力变压器的型号电力变压器的型号av

44、.0 图图5-31和图和图5-32分别为三相油浸式电力变压器和的三相分别为三相油浸式电力变压器和的三相干式变压器外形结构。干式变压器外形结构。NTavTSS 100201. 0图图5-32 三相干式变压器三相干式变压器NTavTSS1002092. 0. 0图图5-31 油浸式电力变压器油浸式电力变压器1信号温度计信号温度计 2铭牌铭牌 3吸湿器吸湿器 4油枕（储油柜）油枕（储油柜） 5油位指示器（油标）油位指示器（油标）6防爆管防爆管 7瓦斯继电器瓦斯继电器 8高压套管高压套管 9低压套管低压套管 10分接开关分接开关 11油箱油箱12铁芯铁芯 13绕组及绝缘绕组及绝缘 14放油阀放油阀 1

45、5小车小车 16接地端子接地端子二、电力变压器的过负荷能力二、电力变压器的过负荷能力1. 变压器的额定容量和实际容量变压器的额定容量和实际容量u变压器的额定容量：是指在规定的环境温度下，在规定的变压器的额定容量：是指在规定的环境温度下，在规定的使用年限（一般为使用年限（一般为20年）内，室外安装时，所能连续输出的年）内，室外安装时，所能连续输出的最大视在功率。最大视在功率。最高气温最高气温+40，最高日，最高日平均气温平均气温+30，最高年，最高年平均气温平均气温+20。 u如果变压器安装地点的年平均气温如果变压器安装地点的年平均气温 20，则每升高，则每升高1，变压器的容量就要减少，变压器的

46、容量就要减少1%，则变压器的实际容量为，则变压器的实际容量为 NavII室外变压器：室外变压器： 室内变压器：室内变压器：)1(OLK2. 变压器的正常过负荷变压器的正常过负荷油浸式变压器的允许过负荷包括以下两部分：油浸式变压器的允许过负荷包括以下两部分：由于昼夜负荷不均匀而考虑的变由于昼夜负荷不均匀而考虑的变压器过负荷：压器过负荷： 可由变压器的日负荷系数可由变压器的日负荷系数 和最大负荷持续时间和最大负荷持续时间t在图在图5-33所示曲所示曲线上确定允许过负荷倍数线上确定允许过负荷倍数 ； TmTOLSSSK1)2(1) 2 () 1 (OLOLOLKKK由于夏季（由于夏季（6、7、8三个

47、月）欠负三个月）欠负荷而在冬季（荷而在冬季（12、1、2三个月）考三个月）考虑的变压器过负荷：虑的变压器过负荷： 图图5-33 油浸式变压器允许油浸式变压器允许 过负荷曲线图过负荷曲线图OLK 当夏季平均日负荷曲线中的最大负荷当夏季平均日负荷曲线中的最大负荷Sm 低于变压器的实低于变压器的实际容量际容量ST时，则每低时，则每低1%，可在冬季过负荷，可在冬季过负荷1%，但最高不得，但最高不得超过超过15%，即其允许过负荷倍数为，即其允许过负荷倍数为 TOLOLTSKS)(1.15 则变压器总的过负荷倍数为：则变压器总的过负荷倍数为： II)I(30S对室内变压器，对室内变压器， 1.2；对室外变

48、压器，；对室外变压器， 1.3。22121IKINNIi22121IKINNIi因此，变压器在冬季的正常过负荷能力为因此，变压器在冬季的正常过负荷能力为21NNiIIK （1.21.3）ST3. 变压器的事故过负荷变压器的事故过负荷 是指并联运行的变压器组中一台变压器退出运行，另一是指并联运行的变压器组中一台变压器退出运行，另一台变压器所承受的过负荷。变压器事故过负荷的运行时间不台变压器所承受的过负荷。变压器事故过负荷的运行时间不得超过表得超过表5-1所规定的时间。所规定的时间。 表表5-1 电力变压器事故过负荷运行的允许时间电力变压器事故过负荷运行的允许时间油浸自冷油浸自冷式变压器式变压器过

49、负荷值（过负荷值（%）30456075100200允许时间允许时间min120804520101.5干式变压器干式变压器过负荷值（过负荷值（%）102030405060允许时间允许时间min75604532165运行规程规定：变压器在事故下一台运行时，如果油浸式变压器的日负荷率运行规程规定：变压器在事故下一台运行时，如果油浸式变压器的日负荷率0.75，变压器可以连续，变压器可以连续6h过负荷过负荷40%，但过负荷的天数不能超过，但过负荷的天数不能超过5天。天。三、变电所主变压器台数和容量的选择三、变电所主变压器台数和容量的选择1. 变压器台数的选择原则变压器台数的选择原则n总降压变电所主变压器

50、台数的选择：总降压变电所主变压器台数的选择： 为保证供电可靠性，一般应装两台主变压器为保证供电可靠性，一般应装两台主变压器;若只有一条电源进线，或变电所可由低压侧电网取得备用若只有一条电源进线，或变电所可由低压侧电网取得备用电源时，可装一台主变压器电源时，可装一台主变压器;若绝大部分负荷为三级负荷，其少量的二级负荷可由邻近若绝大部分负荷为三级负荷，其少量的二级负荷可由邻近低压电力网取得备用电源时，可装一台主变压器。低压电力网取得备用电源时，可装一台主变压器。n车间变电所变压器台数的选择：车间变电所变压器台数的选择： 对有大量一、二级负荷的变电所，应满足电力负荷对供电对有大量一、二级负荷的变电所

51、，应满足电力负荷对供电可靠性的要求，应采用两台变压器；可靠性的要求，应采用两台变压器；对只有二级负荷而无一级负荷的变电所，且能从邻近车间对只有二级负荷而无一级负荷的变电所，且能从邻近车间变电所取得低压备用电源时，可采用一台变压器；变电所取得低压备用电源时，可采用一台变压器；对季节性负荷或昼夜负荷变化较大时，应使变压器在经济对季节性负荷或昼夜负荷变化较大时，应使变压器在经济状态下运行，可用两台变压器供电状态下运行，可用两台变压器供电;除上述情况外，车间变电所可采用一台变压器。除上述情况外，车间变电所可采用一台变压器。2. 变压器容量的选择原则变压器容量的选择原则n装有一台变压器的变电所：装有一台

52、变压器的变电所： 主变压器的容量应满足全部用主变压器的容量应满足全部用电设备总计负荷的需要，即电设备总计负荷的需要，即 STS30 n装有两台变压器的变电所：每台变压器的容量应同时满足装有两台变压器的变电所：每台变压器的容量应同时满足以下两个条件：以下两个条件： n车间变电所变压器容量的上限值：一般不宜大于车间变电所变压器容量的上限值：一般不宜大于1250kVA。 任一台变压器单独运行，应满足总计负荷任一台变压器单独运行，应满足总计负荷S30大约大约70%的需的需要，即要，即 ST0.7 S30 任一台变压器单独运行，应满足全部一、二级负荷任一台变压器单独运行，应满足全部一、二级负荷 的需要，

53、即的需要，即 ST例例 某一车间变电所（某一车间变电所（10kV/0.4 kV10kV/0.4 kV），总计算负荷），总计算负荷为为1350 kVA1350 kVA，其中一、二级负荷，其中一、二级负荷680kVA680kVA。试选择变。试选择变压器的台数和容量。压器的台数和容量。n解：根据车间变电所变压器台数及容量选择要求，解：根据车间变电所变压器台数及容量选择要求，该车间变电所有一、二级负荷，故宜选择两台变该车间变电所有一、二级负荷，故宜选择两台变压器。压器。任一台变压器单独运行时，要满足任一台变压器单独运行时，要满足60%60%70%70%的负的负荷，即荷，即S SN N= =（0.60.

54、6 0.70.7）1350kVA =810kVA 1350kVA =810kVA 945 kVA945 kVA且任一台变压器应满足且任一台变压器应满足S SN N680 kVA680 kVA因此，可选两台容量均为因此，可选两台容量均为1000 kVA1000 kVA的变压器，具的变压器，具体型号为体型号为S9-1000/10S9-1000/105.5 互感器互感器一、概述一、概述互感器在供配电系统中的作用是：互感器在供配电系统中的作用是：使测量仪表、继电器等二次设备与主电路隔离；使测量仪表、继电器等二次设备与主电路隔离；使测量仪表、继电器等标准化，有利于大批量生产；使测量仪表、继电器等标准化，

55、有利于大批量生产；使测量仪表、继电器等二次设备的使用范围扩大。使测量仪表、继电器等二次设备的使用范围扩大。二、电流互感器二、电流互感器1. 电流互感器的工作原理电流互感器的工作原理2一次绕组：匝数很少，导线很粗，串联一次回路中；一次绕组：匝数很少，导线很粗，串联一次回路中；2二次绕组：匝数很多，导线很细，与测量仪表、继电器二次绕组：匝数很多，导线很细，与测量仪表、继电器等的电流线圈串联。等的电流线圈串联。 一、二次饶组与一、二次电路串联，工作一、二次饶组与一、二次电路串联，工作时接近于短路状态。时接近于短路状态。电流互感器的一次电流电流互感器的一次电流I1与二次电流与二次电流I2之之间的关系为

56、间的关系为式中，式中，Ki为电流互感器的变流比，为电流互感器的变流比， 。 2222NNNZIS图图5-34 电流互感器电流互感器原理接线图原理接线图文字符号：文字符号：TATA11/NiI I n 图形符号：图形符号：3. 电流互感器的准确度等级和额定容量电流互感器的准确度等级和额定容量 n电流互感器的准确度等级：根据测量误差的大小，电流互电流互感器的准确度等级：根据测量误差的大小，电流互感器可分为感器可分为0.2、0.5、1、3、5P、10P等级。（表等级。（表5-25-3 ）n电流互感器的额定容量电流互感器的额定容量 ：指电流互感器在额定二次电流和：指电流互感器在额定二次电流和额定二次阻

57、抗下运行时，二次绕组输出的容量，额定二次阻抗下运行时，二次绕组输出的容量， 即即注意：注意：同一台电流互感器使用在不同的准确度等级时，其额定容量同一台电流互感器使用在不同的准确度等级时，其额定容量也不同也不同 。n电流互感器的电流互感器的10%误差曲线误差曲线 ： 电流互感器的电流互感器的10%误差曲线，是指电流互误差曲线，是指电流互感器的误差为感器的误差为10%时，时，一次电流倍数一次电流倍数 与二次负荷阻抗最大允与二次负荷阻抗最大允许值的关系曲线，如图许值的关系曲线，如图5-36所示。所示。 保护用电流互感器要求其复合误差限值为保护用电流互感器要求其复合误差限值为10%，因此应，因此应按按

58、10%误差曲线进行校验。误差曲线进行校验。 图图5-36 电流互感器的电流互感器的10%误差曲线误差曲线按一次电压分：有高压和低压两大类；按一次电压分：有高压和低压两大类；按一次线圈匝数分：有单匝式和多匝式；按一次线圈匝数分：有单匝式和多匝式；按安装地点分：有户内式和户外式；按安装地点分：有户内式和户外式；按用途分：有测量用和保护用两大类；按用途分：有测量用和保护用两大类；按准确度等级分：有按准确度等级分：有0.2、0.5、1、3、5P、10P等级；等级；按绝缘介质分：有油浸式和干式（含环氧树脂浇注式）；按绝缘介质分：有油浸式和干式（含环氧树脂浇注式）；按安装型式分：有穿墙式、母线式、套管式、

59、支持式等。按安装型式分：有穿墙式、母线式、套管式、支持式等。4. 电流互感器的类型电流互感器的类型p电流互感器的型号电流互感器的型号 图图5-37 LQJ-10型电流互感器型电流互感器1一次接线端子一次接线端子 2一次绕组一次绕组 3二次接线端子二次接线端子4铁心铁心 5二次绕组二次绕组 6警告牌警告牌LQJ-10型电流互感器：其外形结构如图型电流互感器：其外形结构如图5-37所示，有两个所示，有两个铁心和两个二次线圈，铁心和两个二次线圈，0.5级用于测量，级用于测量，3级用于继电保护。级用于继电保护。22211UKUNNUu图图5-40 LMZJ1-0.5型电流互感器型电流互感器1铭牌铭牌

60、2一次母线穿孔一次母线穿孔 3铁心铁心 4安装板安装板 5二次接线端子二次接线端子LMZJ1-0.5型电流互感器：其外形结构如图型电流互感器：其外形结构如图5-38所示，属所示，属于单匝式电流互感器，互感器铁心为环形（于单匝式电流互感器，互感器铁心为环形（5800A）或矩）或矩形卷铁心（形卷铁心（10003000A）。）。 LCWD135型电流互感器：其外形结型电流互感器：其外形结构如图构如图5-39所示，为链式、瓷绝缘、户外所示，为链式、瓷绝缘、户外用电流互感器，主要用于用电流互感器，主要用于35kV的电力系的电力系统中，供电流、电能测量和继电保护用。统中，供电流、电能测量和继电保护用。图图